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使用霍耳元件的可控硅過流保護(hù)電路

2009年07月27日 11:00 本站整理 作者:佚名 用戶評論(0
關(guān)鍵字:可控硅(71974)

使用霍耳元件的可控硅過流保護(hù)電路


這里介紹一種采用霍耳元件作為傳感器的可控硅過流過載保護(hù)電路,此外它還具有過熱保護(hù)功能和聲光報(bào)警功能。電路原理圖見圖1。



它的基本工作原理是這樣的,由兩個(gè)U形磁體與兩個(gè)三端型集成霍耳元件組成一個(gè)帶有一定間隙的閉合磁路,作為電流檢測系統(tǒng),通過負(fù)載及可控硅電流的導(dǎo)線從磁路平面的中心穿過,在磁路中產(chǎn)生一個(gè)交變磁場,見圖2。當(dāng)通過可控硅的電流值在額定范圍之內(nèi)時(shí),它在磁路中所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度較小,低于霍耳元件的動(dòng)作磁場強(qiáng)度,保護(hù)電路不動(dòng)作。而一旦發(fā)生過電流情況時(shí),由于磁場強(qiáng)度大增,將超過霍耳元件的動(dòng)作強(qiáng)度,霍耳元件將被觸發(fā)翻轉(zhuǎn),同時(shí)也觸發(fā)保護(hù)電路,使其關(guān)閉主電路可控硅的觸發(fā)電路,并使可控硅在過零之后關(guān)斷。



電路中IC1和IC2為霍耳集成電路ULN3020,在平時(shí)正常工作時(shí)它們的輸出端役腳始終都為低電平,D2、D3截止,可控硅T1也處于關(guān)斷狀態(tài),發(fā)光管L4不發(fā)光,正電源通過R6、L1、IC4、R5、VT到地形成一個(gè)回路,如果控制開關(guān)三極管VT的基極為高電平,它將處于導(dǎo)通狀態(tài),從而使過零觸發(fā)器IC4開通,觸發(fā)雙向硅T3導(dǎo)通,負(fù)載RL得電工作,它們的電流將在磁路中產(chǎn)生一個(gè)交變磁場,當(dāng)磁場強(qiáng)度的峰值沒有達(dá)到兩個(gè)霍耳元件的開通磁場強(qiáng)度時(shí),IC1和IC2都保持原態(tài)不變。而一旦由于負(fù)載不正常,或其他原因?qū)е码娏鳟惓T龃髸r(shí),IC1和IC2中有一只將處于短時(shí)高電平輸出狀態(tài),從而通過D2或D3觸發(fā)可控硅T1導(dǎo)通,D5導(dǎo)通, 使過零觸發(fā)器IC4關(guān)斷,而可控硅T3將在電源過零后關(guān)斷。與此同時(shí),發(fā)光管L4點(diǎn)亮,D4也導(dǎo)通,蜂鳴器BU發(fā)出報(bào)警聲,可控硅T1能夠一直保持導(dǎo)通狀態(tài),直到關(guān)閉控制電路的電源為止。


在這個(gè)電路中還有一套可控硅過熱保護(hù)電路,其中IC3為一只TO-220方式封裝的型號為67L070二腳溫度傳感開關(guān)元件,它的動(dòng)作溫度為70℃,在平時(shí)常溫狀態(tài)下為常閉狀態(tài)。它被安裝在可控硅T3的散熱器上。當(dāng)可控硅由于過負(fù)荷或其他原因而使功耗大大增加,一旦散熱器的溫度達(dá)到70℃時(shí),IC3將從常閉轉(zhuǎn)為常開,這時(shí)T2將通過R10觸發(fā)導(dǎo)通,D6也導(dǎo)通,使IC4斷電截止,同時(shí)也使可控硅T3截止。與此同時(shí),D7也導(dǎo)通,發(fā)光管L3被點(diǎn)亮,D6導(dǎo)通,蜂鳴器BU工作,發(fā)出報(bào)警聲音。可控硅T2也能夠一直保持導(dǎo)通狀態(tài)。最后直到關(guān)閉控制電源為止。
使霍耳元件動(dòng)作的電流大小可以通過調(diào)整兩個(gè)U形磁心之間的間隔來決定,對于本電路所使用的40A可控硅來說,應(yīng)將通過它的最大電流限制在小于40A,這里所使用的磁心截面為5mm×4mm,兩磁心之間的間隔約為2.0mm左右,但由于不同磁性材料導(dǎo)磁率存在的差異以及霍耳元件的參數(shù)差異,具體間隔可能略有不同,實(shí)際保護(hù)電流的大小最好通過實(shí)測決定,并用膠封固在印刷板上。對兩只霍耳元件安裝的要求是,對正磁心截面,印字全部朝向一個(gè)方向。只有這樣才能使兩只霍耳元件分別檢測交流電流的正負(fù)半周。


為了作進(jìn)一步的保護(hù),在主電路 還設(shè)有一個(gè)32A的空氣開關(guān),它的作用也是保護(hù)可控硅,同時(shí)也作為主電路的控制開關(guān)使用。


該保護(hù)電路的不足之處是當(dāng)負(fù)載及電路發(fā)生嚴(yán)重短路問題時(shí),對可控硅的保護(hù)作用略顯不足,因?yàn)橐苍?jīng)出現(xiàn)過可控硅被燒短路的情況,這主要是由于在保護(hù)電路動(dòng)作之后,可控硅只能在電源過零之后才能自然關(guān)斷,而空氣開關(guān)的分?jǐn)嗨俣纫彩怯邢薜?。所以在必要時(shí)應(yīng)采用“快熔”等其他措施來進(jìn)行最后的短路保護(hù)。


該保護(hù)電路被大量應(yīng)用在自行設(shè)計(jì)的4000W箱式電爐的溫度控制器上,已經(jīng)正常工作了四年時(shí)間,曾多次成功地避免了因負(fù)載異常而導(dǎo)致的過電流故障。


2003.04.05

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